[发明专利]一种由ZIF-8衍生的锂离子负极材料及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种由ZIF‑8衍生的锂离子负极材料及其制备方法，该材料由简单的共沉淀法和热处理工艺制备所得。本发明提供的制备方法具有简单易操作，材料产量高速率快，结构稳定，颗粒分散系数大，成本低廉，绿色环保等优势，并且获得的由ZIF‑8衍生的锂离子电池负极材料形貌均匀可控，无团聚现象，比表面积大，中心活性位点丰富，作为电极材料时展现出较高的放电比容量和电化学特性，能够满足制备高性能锂离子电池电极材料的要求。

技术领域

本发明属于锂离子电池电极材料制备技术领域，具体涉及一种由ZIF-8衍生的锂离子负极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长且无记忆效应等优点，已被广泛使用。目前商业化的锂离子电池的负极材料为石墨电极，但其理论比容量只有372mA h/g，且当电池进行大倍率充放电时，石墨电极易产生锂枝晶，使得电池内部结构遭到破坏，从而导致安全问题。

ZIF-8作为锂离子电池电极材料具有丰富的氧化还原活性位点，资源丰富，产率高、温度适应性强、普适等诸多优点，而被广大工作者关注和研究。但目前所制备的ZIF-8形貌较差、产率低、产物杂质较多、机械强度低、材料稳定性较差等缺点，导致其在锂离子电池充放电过程中容量较低以及性能较差等。因此，制备一种合成方法普适、产率高、稳定性较好、温度适应性较强的ZIF-8电极材料是及其必要的。

现有技术中制备具有微纳米结构并可实现较好的电化学性能的ZIF-8材料的方法主要有：水热法(溶剂热法)，共沉淀法，微波辅助法等。制备方法工艺复杂，产物不纯，实验要求较高，成本较大，产率低，并不适合大规模生产；同时，所制备的ZIF-8在锂离子充放电过程中存在循环稳定性较差，容量较低等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种由ZIF-8衍生的锂离子负极材料及其制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种由ZIF-8衍生的锂离子负极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)按配比量取CH₃OH溶液和去离子水，倒入混合容器中搅拌形成混合溶液A；

2)按配比分别称取Zn(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑，置于研钵中进行研磨均匀，得到液体状的混合药品；

3)将得到的混合药品加入到混合溶液A中，在超声作用下快速溶解，得到混合溶液B；

4)将得到的混合溶液B进行磁力搅拌，得到沉淀物；将得到的沉淀物进行洗涤、干燥，记为ZIF-8；

5)将得到的沉淀物ZIF-8置于管式炉中，并在Ar气氛环境下，经500～1000℃热处理时间2～4h，自然冷却至室温后，得到由ZIF-8衍生的锂离子负极材料。

进一步地，如上所述锂离子负极材料的制备方法，步骤1)中，CH₃OH溶液体积与Zn(NO₃)₂·6H₂O的量有关，其中1mM Zn(NO₃)₂·6H₂O需要10～30ml CH₃OH溶液。

进一步地，如上所述锂离子负极材料的制备方法，步骤1)中，所述去离子水的体积为CH₃OH体积的2～6倍。

进一步地，如上所述锂离子负极材料的制备方法，步骤2)中，所述2-甲基咪唑在反应过程中作为Zn²⁺配体，其中，Zn(NO₃)₂·6H₂O和2-甲基咪唑的摩尔比为1:2～6。